Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Transformations and vectors · ⁨التحويلات والمتجهات⁩

IGCSE Mathematics · ⁨IGCSE الرياضيات⁩ · Topic 7 · ⁨الموضوع 7⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
7:56

التحويلات والمتجهات

انظر إلى هذه الجدار. يبدو معقداً — مئات الأشكال تتشابك معاً. لكن لم يرسم أحد كل قطعة. رسم شخص واحد شكلاً صغيراً، ثم نقله مجدداً…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

English

This handout covers Topic 7, Transformations and vectors. Parts marked (Extended) are only tested on the Extended papers; everything else is for both levels. Vectors as a whole topic are Extended.

العربية

تغطي هذه الورقة الموضوع 7، التحويلات والمتجهات. الأجزاء المحددة بـ (متقدم) تُختبر فقط في أوراق المستوى المتقدم؛ الباقي لكلا المستويين. المتجهات كموضوع كامل هي متقدمة.

7.1

Transformations · ⁨التحويلات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
Subject content Notes and examples
Recognise, describe and draw the following transformations: Questions will not involve combinations of transformations. A ruler must be used for all straight edges.
1 Reflection of a shape in a vertical or horizontal line.
2 Rotation of a shape about the origin, vertices or midpoints of edges of the shape, through multiples of 90°.
3 Enlargement of a shape from a centre by a scale factor. Positive and fractional scale factors only.
4 Translation of a shape by a vector $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$.
العربية
محتوى المادة ملاحظات وأمثلة
التعرف على ووصف ورسم التحويلات الهندسية التالية: لن تتضمن الأسئلة تركيبات من التحويلات. يجب استخدام مسطرة لجميع الحواف المستقيمة.
1 انعكاس شكل في خط رأسي أو أفقي.
2 دوران شكل حول نقطة الأصل، أو الرؤوس، أو منتصف حواف الشكل، بزوايا مضاعفات 90°.
3 تكبير شكل من مركز بعامل مقياس. عوامل مقياس موجبة وكسرية فقط.
4 إزاحة شكل بمقدار متجه $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$.
English
Transformations Notes and examples
Recognise, describe and draw the following transformations: Questions may involve combinations of transformations. A ruler must be used for all straight edges.
1 Reflection of a shape in a straight line.
2 Rotation of a shape about a centre through multiples of 90°.
3 Enlargement of a shape from a centre by a scale factor. Positive, fractional and negative scale factors may be used.
4 Translation of a shape by a vector $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$.
العربية
التحويلات الهندسية ملاحظات وأمثلة
تعرف على الوصف ورسم التحويلات الهندسية التالية: قد تتضمن الأسئلة مزيجًا من التحويلات الهندسية. يجب استخدام المسطرة لجميع الحواف المستقيمة.
1 الانعكاس (التناظر) لشكل عبر خط مستقيم.
2 دوران شكل حول مركز بزاويات مضاعفات 90°.
3 تكبير (تضخيم) شكل من مركز بمعامل مقياس. يمكن استخدام معاملات مقياس موجبة وكسرية وسالبة.
4 إزاحة شكل بمقدار متجه $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$.

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English
Translate, reflect, rotate, enlarge

A transformation 变换 changes the position or size of a shape. The original is the object and the result is the image. There are four types. When asked to describe one, you must name the type and give all the details below.

Reflection

A reflection 反射 flips the shape over a mirror line 对称轴. Each image point is the same distance from the line as the object point, on the other side.

  • To describe it, give the equation of the mirror line (for Core, a horizontal or vertical line; Extended allows any line such as $y = x$).

Worked example. Reflect the point $(3, 2)$ in the $y$-axis. Only the sign of $x$ changes: the image is $(-3, 2)$. (In the $x$-axis it would be $(3, -2)$.)

Rotation

A rotation 旋转 turns the shape about a fixed point, the centre 中心 of rotation, through multiples of $90^{\circ}$.

  • To describe it, give the centre, the angle, and the direction (clockwise or anticlockwise).

Worked example. Rotate $(3, 1)$ by $90^{\circ}$ anticlockwise about the origin. The rule is $(x, y) \to (-y, x)$, so the image is $(-1, 3)$.

Enlargement

An enlargement 放大 changes the size by a scale factor 比例因子 $k$, measured from a fixed centre. Each distance from the centre is multiplied by $k$.

  • To describe it, give the centre and the scale factor. A fractional scale factor (between 0 and 1) makes the shape smaller. For Extended, $k$ may also be negative (the image appears on the other side of the centre).

Worked example. Enlarge $(1, 2)$ from the origin by scale factor $2$. Multiply both coordinates: the image is $(2, 4)$.

Translation

A translation 平移 slides the shape with no turning, by a vector 向量 written as a column vector 列向量 $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$ ($x$ across, $y$ up).

Worked example. Translate $(5, 3)$ by $\begin{pmatrix} -2 \\ 4 \end{pmatrix}$: move $2$ left and $4$ up to get $(3, 7)$.

(Extended: a question may ask you to combine two transformations and describe the single transformation that has the same effect.)

العربية
ترجمة، انعكاس، دوران، تكبير
أنماط بلاط هندسي إسلامي
البلاط الهندسي يُبنى عن طريق عكس وتدوير وترجمة الأشكال.

التحويل يغير موضع أو حجم الشكل. الأصل هو الشكل والنتيجة هي الصورة. هناك أربعة أنواع. عند طلب وصف أحدها، يجب عليك تسمية النوع وتقديم جميع التفاصيل أدناه.

الانعكاس

الانعكاس يعكس الشكل عبر خط مرآة. كل نقطة صورة تبعد نفس المسافة عن الخط كنقطة الأصل، من الجانب الآخر.

  • لوصفها، قدّم معادلة خط المرآة (بالنسبة للمنهج الأساسي، خط أفقي أو عمودي؛ يسمح المنهج المتقدم بأي خط مثل $y = x$).

مثال محلّل. عكّ النقطة $(3, 2)$ عبر محور $y$. يتغيّر فقط إشارة $x$: الصورة هي $(-3, 2)$. (على محور $x$ ستكون $(3, -2)$.)

مثلث وصورة مرآته على جانبي محور y، مع نقطة وصورة مرآتها تبعدان نفس المسافة عن الخط
انعكاس يعكس الشكل عبر خط مرآة (هنا محور $y$)؛ كل نقطة وصورة مرآتها تبعدان نفس المسافة عن الخط.

الدوران

الدوران يدور الشكل حول نقطة ثابتة تُسمى مركز الدوران، بزوايا مضاعفات $90^{\circ}$.

  • لوصفه، قدّم المركز، والزاوية، والاتجاه (مع عقارب الساعة أو ضدها).

مثال محلّل. دوّر $(3, 1)$ بزاوية $90^{\circ}$ عكس اتجاه عقارب الساعة حول نقطة الأصل. القاعدة هي $(x, y) \to (-y, x)$، لذا فإن الصورة هي $(-1, 3)$.

مثلث مُدرَج بزاوية 90 درجة عكس عقارب الساعة حول نقطة الأصل، مع سهم منحني يوضح الدوران ومركز الدوران موضح
الدوران يدور الشكل حول مركز ثابت — هنا $90^\circ$ عكس اتجاه عقارب الساعة حول نقطة الأصل.

التكبير

التكبير يغير الحجم بمعامل مقياس $k$، يُقاس من مركز ثابت. تُضرب كل مسافة من المركز في $k$.

  • لوصفه، قدّم المركز ومعامل المقياس. معامل المقياس الكسري (بين 0 و 1) يجعل الشكل أصغر. بالنسبة للمنهج المتقدم، قد يكون $k$ أيضاً سالباً (تظهر الصورة على الجانب الآخر من المركز).

مثال محلّل. كبر $(1, 2)$ من نقطة الأصل بمعامل مقياس $2$. اضرب الإحداثيين: الصورة هي $(2, 4)$.

مثلث صغير وصورة أكبر بحجم ضعفها، مع أشعة من مركز التكبير تمر عبر الرؤوس المتناظرة
التكبير يضرب كل مسافة من المركز بمعامل المقياس (هنا $2$).

الانسحاب

الانسحاب ينزلق بالشكل دون دوران، بواسطة متجه يُكتب كـ متجه عمودي $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$ ($x$ أفقياً، $y$ رأسياً).

مثال محلّل. انزعج $(5, 3)$ بواسطة $\begin{pmatrix} -2 \\ 4 \end{pmatrix}$: حرك $2$ يساراً و$4$ للأعلى للحصول على $(3, 7)$.

مثلث وصورة الإزاحة الخاصة به، متصلين بثلاثة أسهم متوازية ومتساوية تمثل المتجه العمودي
الانسحاب ينزلق بكل نقطة بنفس المتجه العمودي، دون دوران.

(المنهج المتقدم: قد يطلب منك سؤال دمج تحويلين ووصف التحويل الفردي الذي له نفس التأثير.)

Explore · ⁨استكشف⁩

Transforming a shape · ⁨تحويل الشكل⁩

Translate, reflect, rotate or enlarge the shape and watch where it lands. · ⁨انسَ، عكس، دور أو كبِّر الشكل وشاهد أين يستقر.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
transformation/trænsfɔːˈmeɪʃn/ تحول
reflection/rɪˈflekʃn/ انعكاس
mirror line/ˈmɪrə laɪn/ خط الانعكاس
rotation/rəʊˈteɪʃn/ دوراناً
centre/ˈsentə/ المركز
enlargement/enˈlɑːdʒmənt/ تكبير
scale factor/skeɪl ˈfæktə/ عامل القياس
translation/trænˈsleɪʃn/ الترجمة
7.2

Vectors in two dimensions (Extended) · ⁨المتجهات في بعدين (المنهج المتقدم)⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
Vectors in two dimensions Notes and examples
1 Describe a translation using a vector represented by $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$, $\overrightarrow{AB}$ or $\mathbf{a}$. Vectors will be printed as $\overrightarrow{AB}$ or $\mathbf{a}$.
2 Add and subtract vectors.
3 Multiply a vector by a scalar.
العربية
المتجهات في بعدين ملاحظات وأمثلة
1 صف الإزاحة باستخدام متجه يُرمز له بـ $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$، $\overrightarrow{AB}$ أو $\mathbf{a}$. سيتم طباعة المتجهات كـ $\overrightarrow{AB}$ أو $\mathbf{a}$.
2 اجمع وطرح المتجهات.
3 اضرب متجهًا في عدد حقيقي ( Scalar).

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

A vector has both size and direction. It can be written as a column vector, as $\overrightarrow{AB}$ (from $A$ to $B$), or in bold as $\mathbf{a}$.

  • Add or subtract by working on the top and bottom numbers separately.
  • Multiply by a scalar 标量 (an ordinary number) by multiplying both numbers.

Worked example. If $\mathbf{a} = \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix}$ and $\mathbf{b} = \begin{pmatrix} 2 \\ -4 \end{pmatrix}$, then

$$\mathbf{a} + \mathbf{b} = \begin{pmatrix} 5 \\ -3 \end{pmatrix}, \qquad 3\mathbf{a} = \begin{pmatrix} 9 \\ 3 \end{pmatrix}.$$
العربية
قارب شراعي يحمل شراعاً عريضاً كاملاً
القوى مثل الرياح هي متجهات، لها حجم واتجاه.

للمتجه حجم واتجاه. يمكن كتابته كمتجه عمودي، كما هو $\overrightarrow{AB}$ (من $A$ إلى $B$)، أو بخط غامق كـ $\mathbf{a}$.

  • أضف أو اطرح عن طريق التعامل مع الأرقام العلوية والسفلية بشكل منفصل.
  • اضرب في عدد قياسي (عدد عادي) بضرب كلا العددين.

مثال محلول. إذا $\mathbf{a} = \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix}$ و$\mathbf{b} = \begin{pmatrix} 2 \\ -4 \end{pmatrix}$، فإن

$$\mathbf{a} + \mathbf{b} = \begin{pmatrix} 5 \\ -3 \end{pmatrix}, \qquad 3\mathbf{a} = \begin{pmatrix} 9 \\ 3 \end{pmatrix}.$$
متجهان a و b مرسومان طرفاً لطرف، مع وجود المحصل a+b يبدأ من بداية a وينتهي عند طرف b
الإضافة بقاعدة المثلث: ارسم $\mathbf{b}$ من طرف $\mathbf{a}$، و$\mathbf{a}+\mathbf{b}$ يمتد من البداية إلى النهاية.
Explore · ⁨استكشف⁩

Adding vectors · ⁨جمع المتجهات⁩

Drag two vectors and add them tip to tail to get the resultant. · ⁨اسحب متجهين واجمعهما رأسًا لذيل للحصول على المحصلة.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
vector/ˈvektə/ شعاعية
column vector/ˈkɒlʌm ˈvektə/ متجه عمودي
scalar/ˈskeɪlə/ كمية قياسية
7.3

Magnitude of a vector (Extended) · ⁨مقدار المتجه (المنهج المتقدم)⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
Magnitude of a vector Notes and examples
Calculate the magnitude of a vector $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$ as $\sqrt{x^2 + y^2}$. The magnitudes of vectors will be denoted by modulus signs, e.g. • $|\mathbf{a}|$ is the magnitude of $\mathbf{a}$ • $|\overrightarrow{AB}|$ is the magnitude of $\overrightarrow{AB}$.
العربية
مقدار المتجه ملاحظات وأمثلة
حساب مقدار المتجه $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$ كـ $\sqrt{x^2 + y^2}$. سيُشار إلى مقادير المتجهات بعلامات القيمة المطلقة، على سبيل المثال: • $|\mathbf{a}|$ هو مقدار $\mathbf{a}$ • $|\overrightarrow{AB}|$ هو مقدار $\overrightarrow{AB}$.

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

The magnitude 模 (length) of a vector is found with Pythagoras. For $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$,

$$\left| \begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} \right| = \sqrt{x^{2} + y^{2}}.$$

Worked example. The magnitude of $\begin{pmatrix} 3 \\ 4 \end{pmatrix}$ is $\sqrt{3^{2} + 4^{2}} = \sqrt{25} = 5$.

العربية

يُحسب المقدار (الطول) للمتجه باستخدام نظرية فيثاغورس. بالنسبة لـ $\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix}$،

$$\left| \begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} \right| = \sqrt{x^{2} + y^{2}}.$$

مثال محلّل. مقدار $\begin{pmatrix} 3 \\ 4 \end{pmatrix}$ هو $\sqrt{3^{2} + 4^{2}} = \sqrt{25} = 5$.

متجه مرسوم من نقطة الأصل مع جزء أفقي 3 وجزء عمودي 4 يشكلان مثلثاً قائم الزاوية يكون فيه الوتر هو الطول 5
يأتي مقدار $\begin{pmatrix}3\\4\end{pmatrix}$ من تطبيق فيثاغورس على مركباته الأفقية والرأسية.
Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
magnitude/ˈmæɡnɪtjuːd/ المقدار
directed line segment/daɪˈrektɪd laɪn ˈseɡmənt/ قطعة مستقيمة موجهة
position vector/pəˈzɪʃn ˈvektə/ متجه الموضع
parallel/ˈpærəlel/ التوازي
collinear/ˈkɒlɪnɪə/ متساوي الاستقامة
coplanar/ˌkəʊˈpleɪnə/ مسطحي
7.4

Vector geometry (Extended) · ⁨هندسة المتجهات (المنهج المتقدم)⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
Vector geometry Notes and examples
1 Represent vectors by directed line segments.
2 Use position vectors.
3 Use the sum and difference of two or more vectors to express given vectors in terms of two coplanar vectors.
4 Use vectors to reason and to solve geometric problems. Examples include: • show that vectors are parallel • show that 3 points are collinear • solve vector problems involving ratio and similarity.
العربية
هندسة المتجهات ملاحظات وأمثلة
1 مثلث المتجهات باستخدام قطاعات مستقيمة موجهة.
2 استخدم المتجهات الموضعية.
3 استخدم مجموع و difference لمتجهين أو أكثر لتعبير عن متجهات معينة بدلالة متجهين مستويين.
4 استخدم المتجهات للتبرير وحل المسائل الهندسية. تشمل الأمثلة: • إثبات أن المتجهات متوازية • إثبات أن 3 نقاط على استقامة واحدة • حل مسائل متجهات تتعلق بالنسب والتشابه.

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

A vector can be drawn as a directed line segment 有向线段 (an arrow). The position vector 位置向量 of a point is the vector from the origin $O$ to that point.

A key idea: the vector from $A$ to $B$ is

$$\overrightarrow{AB} = \mathbf{b} - \mathbf{a},$$

where $\mathbf{a}$ and $\mathbf{b}$ are the position vectors of $A$ and $B$.

Two vectors are parallel 平行 if one is a scalar multiple of the other (for example $\overrightarrow{AB} = 2\,\overrightarrow{CD}$). Three points are collinear 共线 (in a straight line) if the vectors between them are parallel and share a point. You can express any vector in terms of two coplanar 共面 vectors.

Worked example. $O$ is the origin, with $\overrightarrow{OA} = \mathbf{a}$ and $\overrightarrow{OB} = \mathbf{b}$. $M$ is the midpoint of $AB$. Find $\overrightarrow{OM}$ in terms of $\mathbf{a}$ and $\mathbf{b}$.

$$\overrightarrow{OM} = \mathbf{a} + \tfrac{1}{2}\overrightarrow{AB} = \mathbf{a} + \tfrac{1}{2}(\mathbf{b} - \mathbf{a}) = \tfrac{1}{2}(\mathbf{a} + \mathbf{b}).$$
العربية

يمكن رسم المتجه كـ قطعة مستقيمة موجهة (سهم). المتجه الموضع لنقطة هو المتجه من نقطة الأصل $O$ إلى تلك النقطة.

فكرة أساسية: المتجه من $A$ إلى $B$ هو

$$\overrightarrow{AB} = \mathbf{b} - \mathbf{a},$$

حيث $\mathbf{a}$ و$\mathbf{b}$ هما المتجهان الموضعيتان لـ $A$ و$B$.

متجهات الموضع a من O إلى A وb من O إلى B، مع تسمية المتجه من A إلى B بـ b ناقص a
للانتقال من $A$ إلى $B$، تحرك للخلف على طول $\mathbf{a}$ نحو $O$ ثم للأمام على طول $\mathbf{b}$: إذن $\overrightarrow{AB} = \mathbf{b} - \mathbf{a}$.

يُعتبر متجهان متوازيَين إذا كان أحدهما مضاعفاً عددياً للآخر (على سبيل المثال $\overrightarrow{AB} = 2\,\overrightarrow{CD}$). تكون ثلاث نقاط متطابقة (في خط مستقيم) إذا كانت المتجهات بينها متوازية وتشترك في نقطة. يمكن التعبير عن أي متجه بدلالة متجهين مستويَين.

مثال محلّل. $O$ هي نقطة الأصل، مع $\overrightarrow{OA} = \mathbf{a}$ و$\overrightarrow{OB} = \mathbf{b}$. $M$ هي منتصف $AB$. أوجد $\overrightarrow{OM}$ بدلالة $\mathbf{a}$ و$\mathbf{b}$.

$$\overrightarrow{OM} = \mathbf{a} + \tfrac{1}{2}\overrightarrow{AB} = \mathbf{a} + \tfrac{1}{2}(\mathbf{b} - \mathbf{a}) = \tfrac{1}{2}(\mathbf{a} + \mathbf{b}).$$
Explore · ⁨استكشف⁩

Vector geometry · ⁨هندسة المتجهات⁩

resultant = a + b · ⁨القوة المحصلة = a + b⁩

Combine vectors to reach a point — the resultant is the direct route. · ⁨اجمع المتجهات للوصول إلى نقطة — المحصلة هي المسار المباشر.⁩

7.4

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Fully describe each transformation: a translation (a vector), a reflection (the mirror line), a rotation (centre, angle and direction), an enlargement (centre and scale factor).
  • A negative scale factor turns the image upside down through the centre; a fractional one (between 0 and 1) makes it smaller.
  • Add vectors tip-to-tail — add the top numbers, then the bottom numbers. The magnitude of a vector comes from Pythagoras on its components.
  • $\overrightarrow{AB} = \mathbf{b} - \mathbf{a}$ (end minus start). Two vectors are parallel if one is a scalar multiple of the other.
العربية
  • صف كل تحويل بشكل كامل: انسحاب (متجه)، انعكاس (خط المرآة)، دوران (مركز، زاوية واتجاه)، تكبير (مركز ومعامل مقياس).
  • معامل المقياس السالب يقلب الصورة رأساً على عقب عبر المركز؛ الكسري (بين 0 و 1) يجعله أصغر.
  • أضف المتجهات طرفاً لطرف — اجمع الأرقام العلوية، ثم السفلية. يأتي مقدار المتجه من تطبيق فيثاغورس على مركباته.
  • $\overrightarrow{AB} = \mathbf{b} - \mathbf{a}$ (النهاية ناقص البداية). متجهان متوازيان إذا كان أحدهما مضروباً قياسياً للآخر.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in IGCSE Mathematics · ⁨IGCSE الرياضيات⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في IGCSE Mathematics · ⁨IGCSE الرياضيات⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP